使用模拟法的物理实验

本文格式为Word版，下载可任意编辑——使用模拟法的物理实验剖析物理测验模拟

模拟法是通过设计与原型（自然现象或过程）好像的模型，并利用该模型来间接地研究原型规律的方法。它随着生产和科学技术的进展而进展，是人类熟悉世界和改造世界最根基的方法之一。此法应用于物理教学可使事过境迁或稍纵即逝的自然现象或过程在测验室重现，可将现象简化或举行时空的放大、缩小，可对那些既不能开启，又不能从外部直接查看其内部状态的系统举行研究。更加是解决那些尚无简朴有效的仪器可演示的测验，模拟法那么成了一种重要的辅佐手段。

物理测验模拟测验物理教学兴趣培养�

模拟法作为科学研究的一种最根基的方法，已在物理测验教学中日益受到重视，文章介绍了对象模拟、物理好像模拟、过程模拟和模拟放大等几种模拟方法。

物理测验中的模拟法，根据其特点及主要功能，并结合本人教学实践，分为以下四类。

一、对象模拟�

就是用放大或缩小了的、好像的，而又能反映事物某方面规律的客观实体来代替研究对象的方法叫对象模拟。�

对象模拟的设计思想主要在于下述两种处境：其一是为了突出客观实体的主要冲突和本质特征，摒弃次要的非本质因素，使研究对象从客观实体中直接抽象出来。如质点、刚体、梦想气体、弹簧振子、点电荷、纯电阻、梦想变压器等梦想模型，以及天体运动模型，微观布局等几何好像模型。在研究二极管的单向导电性时，在测验根基上，运用对象模拟法，用自行车气门和进水阀门来模拟单向门。如此，不但加深对“单向性”的熟悉，而且激发了兴趣，开阔了思路。其二是为了解释某些行为和特征而建立起来的模拟。如地球因自转而产生的科里奥利力对比抽象，在地理课中亦有提及。我们不妨取一只旧的橡皮蓝球（或地球仪）来模拟地球自转，然后将红墨水从上往下滴落在转动的“地球”外观。此时即可明显看到水痕西边呈分散状，从而令人信服的说明北半球南流冲刷西岸这一自然现象。�

二、物理好像模拟�

在科学研究和工程技术的大量领域中，人们往往梦想利用模拟试验来代替对实际现象的研究，以便使我们可能在确定程度上预言某些在目前尚无法达成的条件下展现的处境。例如用水代替石油研究其在管道中的运动，把设计好的收音机缩小成模型放在风洞中试验其特性等。其特点即模拟与原型遵循同样的物理规律，故称为物理好像模拟。�

物理测验教学中的“失重和超重模拟测验”，“萝卜”马德堡半球，帕斯卡裂桶，用带电的肥皂泡在竖直电场中的平衡举行“密立根油滴测验”的模拟，以及特别宏伟的“可乐瓶水火箭”等，均是物理好像模拟的范例。

三、过程模拟�

把概括物理过程纯粹化、梦想化，并根据其本质特征而设计的一种模拟叫过程模拟。其特点是过程简化，易于操纵。�

气体压强的分子运动论观点，通常采用雨滴打伞等面来类比。这种大量分子对器壁连续碰撞的过程，假设用豆（或沙）落在平衡天平一端倒扣着的托盘底上的现象来模拟，就显得直观生动了。布朗运动的模拟，装有铁屑的试管模拟铁棒的磁化和退磁等都是过程模拟的告成例子。�

电子技术中半导体的导电机理，电子运动易理解，空穴导电那么抽象，课堂教学中如用“空位置”的运动来作一现场过程模拟，无疑会使学生茅塞顿开。理解机械波的形成过程是本章教学的一个重点和难点，运用模拟器材，以纽扣状的物体来表示振动的质点，通过摇转，使质点绕平衡位置上下振动，而整体波形向外传递，边演示边分析，效果很好。�

热学中的统计方法和光本性的几率概念，由于受课堂教学时间的限制，怎样从个别事情的无规律过渡到大量事情的有规律，成了模拟测验的设计难点，在教学中采用全同等可能过程，在不同时刻的空间对比可以等效变换成同一时刻不同状态的对比的方法，让全班同学同时掷币若干次，然后统计对比以下处境“国徽”朝上的次数：（1）某同学；（2）某小组同学；（3）全班同学。从而使学生既突破了难点又受到一次生动的方法论教导。

四、模拟放大�

在物理概念和规律教学中，学生往往对那些不易查看或不能从外部直接查看其内部状态的规律，因缺乏形象的感性材料而引起思维障碍。模拟放大正是采用空间放大和时间放大的方式，抓住本质特征，呈现其生动直观形象，从而促进思维顺遂举行。�

液体压强与流速的关系学生对比目生，可以通过模拟放大的方法加以演示，让学生加深印象。概括方法是：把灌足有色水的气球跟各片面粗细不同，且在粗细不同的地方有竖直小侧管的水平玻璃管连接，让竖直小侧管管口向上。由于气球膜的收缩力对水产生的水压使气球内的水通过玻璃管流出，这时我们看到，水在各个侧管中上升的高度不同，接玻璃管粗处侧管的水面升得较高，接玻璃管细处侧管的水面升得较低，这说明滚动液体的压强在管道细的地方比粗的地方小，而在同一管道中，管道细的地方液体流速大，管道粗的地方液体流速小，故测验说明：液体流速大处压强小，液体的流速小处压强大。�假设我们用手挤压气球，这时看到玻璃管中水的流速加大，同时全体小侧管中的水面下降；松手中断挤压气球，可看到玻璃管中水的流速变小，同时全体小侧管中的水面上升。用这个方法，我们可以演示，液体流速大时压强小，流速小时压强大。�

力的分解，关键是根据力产生的效果来确定分力的方向。其中三角支架是典型的问题，在教学中教师由两个同学合作，一个同学用手撑着腰，另一个同学在手的肘部用力竖直往下拉，让他感受力的作用效果。在讲摩擦力的方向时，用长毛板刷来模拟放大物体的运动趋势，一目了然。�

新编物理教材中增加了多普勒效应。要查看由于声源和查看者的运动而使接收到的声音频率发生的变化鲜明对比困难，但用单位时间内从查看者身旁通过的人数来模拟放大声波的波数（即频率），并让学生实际表演一下，确能使学生在轻松高兴的气氛中加深对此现象的理解。也可以通过水波在屏幕上加